白土精制對(duì)變壓器油基礎(chǔ)油脫色作用的探討及改進(jìn)

于恩強(qiáng)　劉洪安　李軍　馮濤　袁玉珍

摘要：開(kāi)展了模擬白土補(bǔ)充精制過(guò)程的小試研究，考察并分析了白土精制過(guò)程中造成油品變色的影響因素。研究發(fā)現(xiàn)，適當(dāng)降低精制溫度有利于油品色度的改善，但精制溫度降低過(guò)大，尤其是當(dāng)精制溫度低于100℃時(shí)，則無(wú)法使白土活化發(fā)揮精制作用，對(duì)油品的外觀清澈性不利。根據(jù)小試研究的成果，提出對(duì)白土混合罐混合后的油漿進(jìn)行升溫前預(yù)脫氣的改造方案。技改方案的實(shí)施取得了預(yù)期效果，大幅度地改善了變壓器油基礎(chǔ)油的色度。

關(guān)鍵詞：白土精制；變壓器油；氧化；脫色

中圖分類號(hào)：TE624.5

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1002-3119（2015）02-0058-04

0 引言

顏色是變壓器油基礎(chǔ)油的一項(xiàng)重要指標(biāo)，反映了油品的精制程度和老化程度。變壓器油國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 2536-2011中對(duì)油品外觀提出清澈透明、無(wú)沉淀物和懸浮物的要求，對(duì)顏色并沒(méi)有提出具體要求。但在實(shí)際使用時(shí)，用戶往往將顏色作為基礎(chǔ)油性質(zhì)的重要表征，使其成為一項(xiàng)報(bào)告單之外的隱性指標(biāo)。白土精制是利用白土的吸附作用脫除基礎(chǔ)油中的膠質(zhì)、瀝青質(zhì)、多環(huán)芳烴、雜環(huán)化合物以及殘余溶劑等。盡管該工藝存在多年，但由于工藝過(guò)程簡(jiǎn)單，精制效果好，目前仍是國(guó)內(nèi)許多煉廠精制基礎(chǔ)油的最后一道工序。近些年來(lái)隨著國(guó)內(nèi)技術(shù)進(jìn)步，針對(duì)白土精制脫氮效果不理想的缺點(diǎn)，出現(xiàn)了以液相脫氮?jiǎng)┟摮推分械膲A性氮化物的技術(shù)，與白土精制結(jié)合，取得了很好的應(yīng)用效果。

中海瀝青股份有限公司潤(rùn)滑油白土精制裝置于2007年5月投產(chǎn)，設(shè)計(jì)加工能力為200kt/a，主要原料為糠醛精制裝置的精制油。為了提高脫氮效果，在白土精制裝置前增設(shè)液相脫氮裝置，采用WSQ-2脫氮?jiǎng)┰谝欢üに嚄l件下脫除精制油中的堿性氮化物，脫氮油再經(jīng)白土精制后出裝置。根據(jù)國(guó)內(nèi)研究報(bào)道，在脫除大部分氮化物之后，白土精制對(duì)油品顏色有著明顯的改善作用。但從變壓器油基礎(chǔ)油的實(shí)際精制效果來(lái)看，在設(shè)計(jì)條件下，盡管經(jīng)過(guò)液相脫氮精制，氮化物尤其是堿性氮化物的脫除率接近98%，堿性氮化物含量達(dá)到2mg/kg以下，白土加量在2%～6%之間均曾進(jìn)行優(yōu)化嘗試，白土精制后基礎(chǔ)油的色度不降反升，由0.2號(hào)上升到了0.3號(hào)，嚴(yán)重時(shí)甚至達(dá)到0.4號(hào)，白土精制油呈現(xiàn)淡黃色，成為提高變壓器油質(zhì)量的瓶頸。

針對(duì)上述問(wèn)題，本文就白土精制對(duì)油品顏色的作用進(jìn)行了探討并提出了改進(jìn)措施，取得了非常顯著的效果。

1 工藝流程

原工藝流程是將原料油由糠醛裝置泵送至混合器與脫氮?jiǎng)┗旌戏磻?yīng)。反應(yīng)后的油品進(jìn)入電精制沉降罐，反應(yīng)后形成的氮渣在強(qiáng)電場(chǎng)作用下聚集沉降排出裝置。脫氮油由電精制沉降罐頂部自壓進(jìn)入白土混合罐，白土經(jīng)加料器連續(xù)定量地加入白土混合罐，與脫氮油混合攪拌均勻?；旌暇鶆虻挠蜐{經(jīng)換熱升溫后再進(jìn)入加熱爐加熱至140℃（設(shè)計(jì)溫度）。經(jīng)加熱后的混合罐底油進(jìn)入白土蒸發(fā)塔，油漿在塔內(nèi)停留20～30min進(jìn)行充分接觸。蒸發(fā)塔底油經(jīng)一段濾機(jī)（粗濾）和二段濾機(jī)（細(xì)濾）過(guò)濾后作為產(chǎn)品出裝置。白土蒸發(fā)塔頂由機(jī)械真空泵抽真空。原白土精制工藝流程示意圖如圖1所示。

2 實(shí)驗(yàn)

2.1原料

試驗(yàn)所用原料油為中海油自產(chǎn)環(huán)烷基常二線餾分油的糠醛精制油，其堿性氮化物含量、顏色數(shù)據(jù)列于表1。

2.2試驗(yàn)方法

首先采用液相脫氮?jiǎng)￤SQ-2對(duì)糠醛精制油進(jìn)行脫氮，濾掉氮渣后得到脫氮油；再在脫氮油中加入適量白土，升溫至140℃后攪拌20min，濾掉白土后得到白土精制油。測(cè)定白土精制油的顏色和堿性氮化物含量。

2.3試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)計(jì)如表2所示。在目前的白土精制裝置中，白土混合罐屬于非密閉設(shè)備，脫氮油與白土接觸攪拌的過(guò)程中與外界大氣接觸。根據(jù)國(guó)內(nèi)研究報(bào)道，白土精制過(guò)程中是否脫氧對(duì)潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油比色有直接影響，故而試驗(yàn)對(duì)由液相脫氮到白土精制中間升溫過(guò)程是否有氮?dú)獗Ｗo(hù)進(jìn)行了條件試驗(yàn)，以模擬當(dāng)前白土精制裝置的流程。由于工業(yè)裝置液相脫氮效果比較理想，故沒(méi)有進(jìn)行條件試驗(yàn)。在白土精制的工業(yè)生產(chǎn)中，曾對(duì)白土加入量進(jìn)行了優(yōu)化，效果并不理想，油品色度沒(méi)有明顯改善，故也沒(méi)有對(duì)白土加量進(jìn)行調(diào)整。

3 試驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1白土精制溫度對(duì)基礎(chǔ)油脫色效果的影響

表3為中海油常二線糠醛精制油在不同溫度下添加3%白土、反應(yīng)20min的脫色效果。

從上述5個(gè)試驗(yàn)的結(jié)果來(lái)看，適當(dāng)降低精制溫度有利于油品色度的改善，但精制溫度降低過(guò)大，尤其是當(dāng)精制溫度低于100℃時(shí)，則無(wú)法使白土活化發(fā)揮精制作用，對(duì)油品的外觀清澈性不利。

3.2氮?dú)獗Ｗo(hù)對(duì)基礎(chǔ)油脫色的影響

表4為中海油常二線糠醛精制油在是否氮?dú)獗Ｗo(hù)下添加3%白土、反應(yīng)20min的脫色效果。

從上述4個(gè)試驗(yàn)的結(jié)果來(lái)看，脫氮油加入白土以后升溫的過(guò)程中有無(wú)氮?dú)獗Ｗo(hù)對(duì)白土精制油色度的影響極為明顯。盡管無(wú)氮?dú)獗Ｗo(hù)的升溫過(guò)程僅為5min左右，但此間存留在油品中的氧氣仍在高溫?cái)嚢杈茣r(shí)對(duì)油品造成顯著的氧化，進(jìn)而導(dǎo)致油品色度增大，外觀不清澈。

3.3小結(jié)

（1）精制溫度過(guò)低，尤其是低于100℃時(shí)，對(duì)改善白土精制油色度和油品清澈性不利。

（2）模擬試驗(yàn)的結(jié)果表明，工業(yè)裝置中油品從混合罐泵送至加熱爐（包括加熱爐加熱過(guò)程）的升溫過(guò)程中發(fā)生了比較明顯的氧化，若能在升溫之前脫氣，則對(duì)油品色度的改善效果將非常顯著。

4 工業(yè)應(yīng)用

4.1工藝流程改造

根據(jù)實(shí)驗(yàn)室研究的成果，對(duì)白土精制裝置進(jìn)行了技術(shù)改造，改造后的流程如圖2所示，是將混合罐混合后的油漿在進(jìn)加熱爐前進(jìn)行真空脫氣，新增脫氣塔與蒸發(fā)塔共用真空系統(tǒng)。操作溫度為60～100℃，真空度大于70kPa。

4.2應(yīng)用效果

技術(shù)改造完成后，在生產(chǎn)某種低黏度變壓器油基礎(chǔ)油時(shí)進(jìn)行了工業(yè)試驗(yàn)，所產(chǎn)基礎(chǔ)油性質(zhì)如表5所示。

由表5所示產(chǎn)品數(shù)據(jù)可以看出，經(jīng)過(guò)技術(shù)改造后，白土精制油色度有了極大的提高，油品呈現(xiàn)水白色，清澈透明，在外觀上與國(guó)內(nèi)某著名品牌變壓器油無(wú)明顯差別。

5 結(jié)束語(yǔ)

中海瀝青股份有限公司潤(rùn)滑油白土精制裝置通過(guò)在加熱爐前增設(shè)脫氣塔，實(shí)現(xiàn)了降低油品氧化、改善油品顏色、提高油品質(zhì)量的目的，生產(chǎn)出高品質(zhì)的變壓器油基礎(chǔ)油產(chǎn)品，取得了非常顯著的效果。綜上，通過(guò)真空脫氧是解決白土精制過(guò)程中油品氧化的有效途徑，可以非常顯著地改善油品的顏色。